ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК G01B5/18 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля пазов и т.п., в том числе сквозных пазов, например, типа "ласточкин хвост".

Известны измерительные устройства, предназначенные для измерения пазов и т.п., различающиеся: по конструкции (цанговые, шариковые и т.п.), по типу отсчетного механизма (индикаторные и др.), по виду контакта с измеряемой поверхностью (кромочные и т.д.), из которых наиболее близким по технической сущности к заявляемому является измерительное устройство, содержащее корпус, контактный узел, измерительный стержень, установленный в корпусе и выполненный с возможностью перемещения относительно последнего (А.С. №1603181, опубл.30.10.1990, G 01 B 5/22). В данном устройстве контактный узел включает опорный наконечник и два шарика. Результаты измерения визуально считываются со стрелочного индикатора, дискретность шкалы которого составляет 0,01 мм.

Недостатком данного технического решения является высокая погрешность измерения вследствие визуального считывания результатов измерений с помощью стрелочного индикатора. Другим недостатком данного устройства является трудоемкость измерения за счет необходимости проведения контрольных замеров в нескольких сечениях измеряемой поверхности с ручной операцией перемещения контактного узла в ней.

Технический результат полезной модели - повышение точности и производительности измерения.

Указанный технический результат достигается тем, измерительное устройство, содержащее корпус, контактный узел, измерительный стержень, установленный в корпусе и выполненный с возможностью перемещения относительно последнего, дополнительно содержит установленные в корпусе второй измерительный стержень и два преобразователя перемещения, каждый измерительный стержень снабжен пружиной, при этом один конец измерительных стержней связан с соответствующим преобразователем перемещения, а другой - имеет форму конуса или клина и связан с контактным узлом, включающем базирующий блок, в котором расположены два валика с роликами, образующими две пары, каждая из которых выполнена с возможностью контактирования с конусом или клином соответствующего измерительного стержня и измеряемой деталью, причем преобразователи перемещений подключены к информационно-вычислительной системе.

При этом конусы при вершине или грани клиньев измерительных стержней могут иметь или образовывать соответственно угол α=40°-60°.

Каждый измерительный стержень может быть выполнен подпружиненным.

Валики могут иметь одинаковый диаметр.

Базирующий блок может быть выполнен с возможностью его замены.

Измерительное устройство может быть снабжено противовесом.

Предложенное техническое решение иллюстрируется схематичными чертежами, представленными на фиг.1-3, на которых изображены: на фиг.1 - общий вид измерительного устройства, на фиг.2 - вид базирующего блока измерительного устройства, на фиг.3 - спроецированный на плоскость вид конца измерительного стержня, связанного с контактным узлом.

Измерительное устройство содержит корпус 1, контактный узел, установленные в корпусе два измерительных стержня 2, выполненных с возможностью перемещения относительно последнего, два преобразователя перемещения 3. Каждый измерительный стержень 2 снабжен пружиной 4. Один конец измерительных стержней 2 связан с соответствующим преобразователем перемещения 3, а другой - имеет форму конуса или клина 5 (фиг.1) и связан с контактным узлом, включающим базирующий блок 6, в котором расположены два валика 7 с роликами 8, образующими две пары, каждая из которых выполнена с возможностью контактирования с конусом или клином 5 соответствующего измерительного стержня 2 и измеряемой деталью 9, а преобразователи перемещений 3 подключены к информационно-вычислительной системе (на чертежах не показана).

Выполнение одних концов измерительных стержней в виде конуса или клина обеспечивает поджатие роликов к измеряемой детали.

Выполнение измерительного устройства с двумя измерительными стержнями и базирующим блоком, в котором расположены два валика с роликами, образующими две пары, каждая из которых выполнена с возможностью контактирования с конусом или клином соответствующего измерительного стержня и измеряемой деталью, позволяет производить измерение одновременно в двух сечениях детали без перемещения базирующего блока, что повышает точность и производительность измерения.

Конусы при вершине или грани клиньев 5 измерительных стержней 2 могут иметь или образовывать соответственно угол α=40°-60°.

В том случае, если один из концов измерительных стержней имеет форму конуса, вычисления производят на плоскости, проходящей через вершину конуса и центр окружности, являющейся направляющей конуса. А в том случае, если один из концов измерительных стержней имеет форму клина, вычисления производят на плоскости, проходящей через грани клина и точку их пересечения.

Усилия ориентации и фиксации роликов равны (см. фиг.1):

где Р - усилие пружины измерительного стержня,

α/2 - половина угла соответственно при вершине конуса или образованного гранями клина.

Вычисляют угол α/2 (см. фиг.3):

где Х и Y - расстояния соответственно по оси х и у, соответствующие определенным размерам конуса или клина.

При этом угол α, при котором в процессе измерения обеспечивается равенство вертикальных перемещений измерительных стержней изменению расстояния между роликами, равен 53°.

Выполнение конусов или клиньев 5 измерительных стержней 2 с другими углами α, отличными от 53° и находящимися в диапазоне 40°-60°, требует введения соответствующих постоянных коэффициентов пропорциональности в информационно-вычислительную систему.

Каждый измерительный стержень 2 может быть выполнен подпружиненным. При этом одинаковые упругие характеристики пружин 4 в этом случае обеспечивают равные для измерительных стержней 2 контактные усилия между роликами 8 и измеряемой деталью 9, что обеспечивает повышение точности измерения.

Валики 7 в базирующем блоке 6 могут иметь одинаковый диаметр, а ролики 8 могут быть установлены на валиках 7 или выполнены зацело с ними.

Для обеспечения самоустановки базирующего блока 6 только под действием пружин 4 измерительных стержней 2 в измеряемой детали 9 измерительное устройство может быть снабжено противовесом (на чертежах не показан), позволяющим скомпенсировать вес устройства. Корпус 1 измерительного устройства может быть вывешен с помощью гибкого элемента на специальном блоке (на чертежах не показано) для ориентации его над измеряемой деталью 9.

Базирующий блок 6 может быть выполнен с возможностью его замены, а его размер может быть подобран в зависимости от размеров измеряемого паза, и т.п. Соответственно длина расположенных в базирующем блоке 6 валиков 7 с роликами 8 подбирается в соответствии с размером базирующего блока и может быть равна или больше длины паза.

Измерительное устройство работает следующим образом (работа измерительного устройства рассмотрена на примере измерения размеров паза типа "ласточкин хвост").

Процесс измерения производится в автоматическом режиме, а результаты измерений регистрируются информационно-вычислительной системой. Перед началом процесса измерения измерительное устройство при помощи гибкого элемента подвешивают и ориентируют над измеряемым пазом, например в статорном кольце. Для компенсации веса устройства на другом конце гибкого элемента закрепляют противовес. Нажимают на рычаг, расположенный на корпусе измерительного устройства и связанный через передаточный механизм с измерительными стержнями (рычаг и передаточный механизм на чертежах не показаны). Вводят в измеряемый паз базирующий блок 6 с двумя валиками 7 с роликами 8, свободно перемещающимися в межосевом направлении в базирующем блоке 6. Под действием усилия пружин 4 измерительных стержней 2 ролики 8 прижимаются к стенкам паза измеряемой детали 9, осуществляя таким образом ориентацию и фиксацию контактного узла относительно детали. Кроме того, базирующий блок 6 обеспечивает постоянство расстояний до сечений входа в паз и выхода из паза от измерительной базы детали. Конструкция базирующего блока 6 позволяет производить измерения одновременно в двух крайних сечениях паза без перемещения базирующего блока 6. Перемещение измерительных стержней 2 преобразуется в электрический сигнал преобразователями перемещений 3, который в цифровой форме передается в информационно-вычислительную систему, где при необходимости математически обрабатывается.

В процессе измерения определяют расстояние между парой роликов в двух сечениях на входе в паз и выходе из паза типа "ласточкин хвост". Определяют разноразмерность паза в этих сечениях. Сравнивают полученную величину разноразмерности с допустимым значением и по результату сравнения судят о годности паза в статорном кольце. Результаты измерений выводятся на любое показывающее устройство, например на экран компьютера, и, при необходимости, протоколируются. Автоматическая цифровая регистрация и обработка результатов измерений позволяет производить измерение с точностью 1 мкм, в отличие от 0,01 мм в прототипе, а также снизить более чем в 2 раза трудоемкость производимых операций измерения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля пазов и т.п., в том числе сквозных пазов, например, типа "ласточкин хвост". Измерительное устройство содержит корпус, контактный узел, два измерительных стержня, установленных в корпусе и выполненных с возможностью перемещения относительно последнего, два преобразователя перемещения. Каждый измерительный стержень снабжен пружиной. Один конец измерительных стержней связан с соответствующим преобразователем перемещения, а другой - имеет форму конуса или клина и связан с контактным узлом. Контактный блок включает базирующий блок, в котором расположены два валика с роликами, образующими две пары, каждая из которых выполнена с возможностью контактирования с конусом или клином соответствующего измерительного стержня и измеряемой деталью. Преобразователи перемещений подключены к информационно-вычислительной системе. Технический результат - повышение точности и производительности измерения. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Измерительное устройство, содержащее корпус, контактный узел, измерительный стержень, установленный в корпусе и выполненный с возможностью перемещения относительно последнего, отличающееся тем, что дополнительно содержит установленные в корпусе второй измерительный стержень и два преобразователя перемещения, каждый измерительный стержень снабжен пружиной, при этом один конец измерительных стержней связан с соответствующим преобразователем перемещения, а другой - имеет форму конуса или клина и связан с контактным узлом, включающим базирующий блок, в котором расположены два валика с роликами, образующими две пары, каждая из которых выполнена с возможностью контактирования с конусом или клином соответствующего измерительного стержня и измеряемой деталью, причем преобразователи перемещений подключены к информационно-вычислительной системе.2. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что конусы при вершине или грани клиньев измерительных стержней имеют или образуют соответственно угол α=40°-60°.3. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый измерительный стержень выполнен подпружиненным.4. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что валики имеют одинаковый диаметр.5. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что базирующий блок выполнен с возможностью его замены.6. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено противовесом.